基于avr單片機的智能門鈴論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 C是端口A與A/D轉換器的電源。不使用ADC時，該引腳應直接與VCC連接。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC 連接。AREF A/D 的模擬基準輸入引腳。Atmeg16的引腳圖如圖11所示：圖21 atmeg16引腳圖 PB口特殊功能表 AVR內核為了獲得最高的性能以及并行性， AVR 采用了Harvard 結構，具有獨立的數據和程序總線。程序存儲器里的指令通過一級流水線運行。CPU 在執行一條指令的同時讀取下一條指令( 在本文稱為預取)。這個概念實現了指令的單時鐘周期運行。程序存儲器是可以在線編程的FLASH。快速訪問寄存器文件包括32 個8 位通用工作寄存器，訪問時間為一個時鐘周期。從而實現了單時鐘周期的ALU 操作。在典型的ALU 操作中，兩個位于寄存器文件中的操作數同時被訪問，然后執行運算，結果再被送回到寄存器文件。整個過程僅需一個時鐘周期。寄存器文件里有6 個寄存器可以用作3 個16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數據空間，實現高效的地址運算。其中一個指針還可以作為程序存儲器查詢表的地址指針。這些附加的功能寄存器即為16 位的X、Y、Z 寄存器。ALU支持寄存器之間以及寄存器和常數之間的算術和邏輯運算。ALU也可以執行單寄存器操作。運算完成之后狀態寄存器的內容得到更新以反映操作結果。程序流程通過有/ 無條件的跳轉指令和調用指令來控制，從而直接尋址整個地址空間。大多數指令長度為16 位，亦即每個程序存儲器地址都包含一條16 位或32 位的指令。程序存儲器空間分為兩個區：引導程序區(Boot 區) 和應用程序區。這兩個區都有專門的鎖定位以實現讀和讀/ 寫保護。用于寫應用程序區的SPM 指令必須位于引導程序區。在中斷和調用子程序時返回地址的程序計數器(PC) 保存于堆棧之中。堆棧位于通用數SRAM，因此其深度僅受限于SRAM 的大小。在復位例程里用戶首先要初始化堆棧指針AVR的內核結構如圖22所示： 圖22 AVR單片機的內核機構圖 AVR單片機的復位特性復位時所有的I/O 寄存器都被設置為初始值，程序從復位向量處開始執行。復位向量處的指令必須是絕對跳轉JMP 指令，以使程序跳轉到復位處理例程。如果程序永遠不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋。這個處理方法同樣適用于當復位向量位于應用程序區，中斷向量位于Boot 區 — 或者反過來 — 的時候。所有的復位信號消失之后，芯片內部的一個延遲計數器被激活，將內部復位的時間延長。這種處理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的時間讓電源達到穩定的電平。延遲計數器的溢出時間通過熔絲位SUT 與CKSEL 設定ATmega16 有5 個復位源：? 上電復位。電源電壓低于上電復位門限 VPOT 時， MCU 復位。? 外部復位。引腳 RESET 上的低電平持續時間大于最小脈沖寬度時MCU 復位。? 看門狗復位。看門狗使能并且看門狗定時器溢出時復位發生。? 掉電檢測復位。掉電檢測復位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復位門限 VBOT 時MCU 即復位。? JTAG AVR復位。復位寄存器為1時MCU復位。詳見 P215“IEEE (JTAG) 邊界掃描” 。1）上電復位無論何時VCC 低于檢測電平POR 即發生。POR 電路可以用來觸發啟動復位，或者用來檢測電源故障。POR電路保證器件在上電時復位。VCC 達到上電門限電壓后觸發延遲計數器。在計數器溢出之前器件一直保持為復位狀態。當VCC 下降時，只要低于檢測門限，RESET 信號立即生效。2）外部復位外部復位由外加于RESET 引腳的低電平產生。當復位低電平持續時間大于最小脈沖寬度時( 參見Table 15) 即觸發復位過程，即使此時并沒有時鐘信號在運行。當外加信號達到復位門限電壓VRST( 上升沿) 時， tTOUT 延時周期開始。延時結束后MCU 即啟動3）掉地檢測復位ATmega16 具有片內BOD(Brownout Detection) 電路，通過與固定的觸發電平的對比來檢測工作過程中VCC 的變化。此觸發電平通過熔絲位BODLEVEL 來設定， (BODLEVEL 未編程)， (BODLEVEL 已編程)。BOD 的觸發電平具有遲滯功能以消除電源尖峰的影響。這個遲滯功能可以解釋為VBOT+ = VBOT + VHYST/2 以及VBOT = VBOT VHYST/2。BOD 電路的開關由熔絲位BODEN控制。當BOD使能后(BODEN被編程)，一旦VCC下降到觸發電平以下(VBOT， Figure 19)， BOD 復位立即被激發。當VCC 上升到觸發電平以上時(VBOT+，Figure 19)，延時計數器開始計數，一旦超過溢出時間tTOUT，MCU即恢復工作。如果VCC 一直低于觸發電平并保持如Table 15 所示的時間tBOD， BOD路將只檢測電壓跌落。4)看門狗復位看門狗定時器溢出時將產生持續時間為1 個CK 周期的復位脈沖。在脈沖的下降沿，延時定時器開始對tTOUT 記數使CPU復位。 AVR單片機的工作模式眠模式可以使應用程序關閉MCU 中沒有使用的模塊，從而降低功耗。AVR 具有不同的睡眠模式，允許用戶根據自己的應用要求實施剪裁。進入睡眠模式的條件是置位寄存器MCUCR 的SE，然后執行SLEEP 指令。具體哪一種模式( 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、掉電模式、省電模式、Standby 模式和擴展Standby模式) 由MCUCR 的SMSM1 和SM0 決定，如Table 13 所示。使能的中斷可以將進入睡眠模式的MCU 喚醒。經過啟動時間，外加4 個時鐘周期后， MCU 就可以運行中斷例程了。然后返回到SLEEP 的下一條指令。喚醒時不會改變寄存器文件和SRAM 的內容。如果在睡眠過程中發生了復位，則MCU 喚醒后從中斷向量開始執行。1）空閑模式當SM2..0 為000 時， SLEEP 指令將使MCU 進入空閑模式。在此模式下，CPU 停止運行，而LCD 控制器、SPI、USART、模擬比較器、ADC、USI、定時器/ 計數器、看門狗和中斷系統繼續工作。這個休眠模式只停止了clkCPU和clkFLASH，其他時鐘則繼續工作。象定時器溢出與USART 傳輸完成等內外部中斷都可以喚醒MCU。如果不需要從模擬比較器中斷喚醒MCU，為了減少功耗，可以切斷比較器的電源。方法是置位模擬比較器控制和狀態寄存器ACSR 的ACD。如果ADC 使能，進入此模式后將自動啟動一次轉換。2）ADC噪聲抑制模式當SM2..0 為001 時， SLEEP 指令將使MCU 進入噪聲抑制模式。在此模式下，CPU 停止運行，而ADC、外部中斷、兩線接口地址配置、定時器/ 計數器0 和看門狗繼續工作。這個睡眠模式只停止了clkI/O、clkCPU 和clkFLASH，其他時鐘則繼續工作。此模式提高了ADC 的噪聲環境，使得轉換精度更高。ADC 使能的時候，進入此模式將自動啟動一次AD 轉換。ADC 轉換結束中斷、外部復位、看門狗復位、BOD 復位、兩線接口地址匹配中斷、定時器/ 計數器2 中斷、SPM/EEPROM 準備好中斷、外部中斷INT0或INT1，或外部中斷INT2 可以將MCU 從ADC 噪聲抑制模式喚醒3）掉地模式當SM2..0 為010 時， SLEEP 指令將使MCU 進入掉電模式。在此模式下，外部晶體停振，而外部中斷、兩線接口地址匹配及看門狗（如果使能的話）繼續工作。只有外部復位、看門狗復位、BOD 復位、兩線接口地址匹配中斷、外部電平中斷INT0 或INT1，或外部中斷INT2 可以使MCU 脫離掉電模式。這個睡眠模式停止了所有的時鐘，只有異步模塊可以繼續工作。當使用外部電平中斷方式將MCU 從掉電模式喚醒時，必須保持外部電平一定的時間。從施加掉電喚醒條件到真正喚醒有一個延遲時間，此時間用于時鐘重新啟動并穩定下來。喚醒周期與由熔絲位CKSEL 定義的復位周期是一樣的4）省電模式當SM2..0 為011 時， SLEEP 指令將使MCU 進入省電模式。這一模式與掉電模式只有一點不同：如果定時器/ 計數器2 為異步驅動，即寄存器ASSR 的AS2 置位，則定時器/ 計數器2 在睡眠時繼續運行。除了掉電模式的喚醒方式，定時器/ 計數器2 的溢出中斷和比較匹配中斷也可以將MCU 從休眠方式喚醒，只要TIMSK 使能了這些中斷，而且SREG 的全局中斷使能位I 置位。如果異步定時器不是異步驅動的，建議使用掉電模式，而不是省電模式。因為在省電模式下，若AS2 為0，則MCU 喚醒后異步定時器的寄存器數值是沒有定義的。這個睡眠模式停止了除clkASY 以外所有的時鐘，只有異步模塊可以繼續工作。第三章、電子門鈴的硬件設計 電路原理圖 電子門鈴原理圖 音頻放大電路的設計該音頻放大電路采用LM386芯片作為音頻的功率放大，音頻信號由“SPK IN”端口輸入，信號的輸出由“SPK　OUT”端口輸出，只要在“SPK　OUT”接一個喇叭即可。具體的電路原理圖如圖32所示：圖32 音頻放大器 LM386芯片的介紹